利用CPDH和动态规划算法的形状检索

用形状轮廓上点的坐标位置相对于形状重心位置的分布关系描述形状,提出一种极坐标下形状轮廓点分布直方图描述符(contour points distribution histogram),该描述符不仅符合人眼的视觉直观感受、计算简单,而且其本质上具有缩放和平移不变性。用动态规划算法(dynamic programming algorithm)来度量轮廓点分布直方图之间的距离,部分解决了轮廓点分布直方图对于旋转不变性的要求。在多个形状图像数据库中的实验结果表明,该方法在单目标封闭轮廓的形状图像检索中取得了良好效果。     

一种基于改进地貌形状上下文的形状匹配方法

在基于地貌形状上下文的形状匹配方法中,计算地貌空间测地距离消耗时间较高,对应形状特征提取过程的效率较低.针对这一问题,本文提出了一种基于地貌模糊形状上下文的快速形状匹配方法.在形状特征提取过程中,通过引入最短路径算法对轮廓采样点间的测地距离进行快速计算.在此基础上结合对数极坐标模糊直方图构造地貌模糊形状上下文,其能够更好地描述轮廓点分布情况进而有效提升形状描述符的表达能力.考虑到轮廓点集顺序已知,进一步引入动态规划分析不同地貌空间下形状片段间的对应关系,以获取准确的形状匹配结果.通过对不同的数据集进行实验仿真分析,验证了本文方法能够有效地提升运算效率并取得较好形状检索精度.     

形状的圆内距离变换

目的 形状的描述、匹配、相似性判定和检索是计算机视觉和图像识别的基本问题,也是一个开问题。在目前公开的方法中,除了只能应用于简单形状的几何复变换和基于边界的傅里叶描述子外,其他的方法均不能由构建的形状特征描述符重建原形状,因此不能保证所建立的形状特征能客观地描述原形状。本文提出了形状的圆内距离变换,该方法所建立的描述符可用于形状匹配、相似性度量和形状检索。该方法是可逆的,也就是可以从形状描述符重建原形状。方法 形状的圆内距离变换通过在形状的最小外接圆内旋转和切分形状,求出形状相邻切分点之间的距离,并由此构建形状的特征矩阵。对于任意相似的形状,从理论上证明了形状的圆内距离变换具有缩放、旋转和位移不变性。结果 对发生了形变、扭曲和仿射变换的形状,采用圆内距离变换方法进行了形状的相似性度量、检索和重建实验,结果表明,形状的圆内距离变换可以准确地描述形状、度量形状的相似性、检索形状并重建原形状。在形状的相似性度量上,形状的圆内距离变换能给出与人类视觉一致的结果,并且当两个形状相似时,还能计算出它们的尺度缩放和角度旋转。通过与经典的方法,包括形状上下文方法、傅里叶描述子方法、拉东柱状图方法,针对典型的MPEG-7形状库进行对比实验,发现形状的圆内距离变换在形状检索的综合得分上相比这些经典方法提高了近20%。结论 形状的圆内距离变换在形状的描述、相似性判定和检索上是有效和可逆的,具有广泛的可适用性且优于本文比较的其他经典方法。     

一种自然人工对象识别与诊断的方法

为了能有效提高识别自然人造对象并诊断其缺陷的效率,提出了一种基于改进的形状上下文实现采集图像和样本图像匹配的方法。该方法对采样图像进行轮廓均匀采样并改进其形状上下文,将采样图像与样本图像进行匈牙利匹配,计算出所有匹配点间欧式距离。对采样图像进行TPS变换,计算匹配点间的欧式距离;根据TPS变换前后匹配点间距离变化比例判定样本图像与采样图像是否是同类图像;在同类图像的基础上计算形状上下文距离,根据匹配代价衡量匹配点集中匹配上的点数实现图像的缺陷诊断。该方法同时实现了图像识别与缺陷诊断,实验结果较好,能应用到架空输电线路直升机巡检系统中。     

一种基于轮廓的图像检索算法

针对Choi Wai-pak等人提出的基于最大内切圆直方图的图像检索算法存在的不足,提出了一种改进的新的基于轮廓的图像检索算法。该算法首先用两种不同尺度的1维高斯函数分别对目标轮廓的凹陷部分和凸起部分进行进化处理来得到一个平滑简单而又能很好代表原始轮廓主要信息的进化曲线;然后利用骨架化算法提取出目标骨架;最后,利用进化后的轮廓与骨架之间的距离直方图来构造目标形状的描述符,并实现了图像检索。与Choi Wai-pak等人提出的算法(只利用了形状的骨架信息)相比,该新算法不仅利用了轮廓所表达的外围整体形状信息,还利用了骨架所表达出的形状的拓扑关系。实验结果表明,该新算法在尺度变换、旋转变换以及抗噪性能等方面具有更优的鲁棒性。     

基于点描述图像的三维形状检索算法

基于内容的三维形状检索缺少对三维形状的局部描述。针对该问题,提出一种基于点描述图像的算法。在三维形状上,根据对应规则选取一些点,利用这些点计算局部形状分布的点描述图像(PODI),得到PODI的点描述图像集合(PODISet),将PODISet作为三维形状的描述符进行检索。实验结果表明,相比其他2种算法,PODISet的局部形状分布性能较优。     

小波轮廓描述符及在图像查询中的应用

该文提出一种基于小波变换方法对目标形状的描述方法．在给出小波轮廓描述符数学定义的基础上,详细分析和实验验证了描述符的各个性质,并讨论了描述符的实际计算问题．另外结合基于内容的图像查询对小波轮廓描述符与傅里叶轮廓描述符的描述和检索性能进行了比较,证实了小波轮廓描述符的优越性．     

改进离散曲线演化的形状匹配算法

为了在形状匹配的过程中提高形状特征对边界噪声和图像变形的鲁棒性,同时兼顾形状匹配算法的检索精度和运算效率,提出一种基于离散曲线演化的形状匹配算法.首先利用改进的离散曲线演化算法对形状轮廓进行特征提取,获得具有重要视觉部件的轮廓;然后计算该轮廓的形状上下文特征描述符;最后利用动态规划算法计算形状上下文特征描述符的相似度.通过在MPEG-7,Kimia以及Swedish Leaf形状数据库上的实验结果表明,该算法对变形目标具有良好的鲁棒性,且提高了运算效率和匹配精度.此外,改进的离散曲线演化算法可与不同形状描述子融合形成新的形状匹配算法.     

结合轮廓与形状特征的仿射形状匹配

目的 针对仿射变换下形状匹配中存在的描述子对形状的描述能力不足,以及描述子计算耗时大的问题,改进基于所有图像点投影的方法,提出一种利用轮廓计算投影面积的仿射形状匹配算法。方法 该算法分为粗匹配和精匹配两个阶段。粗匹配阶段以CSS角点作为备选特征点,首先统计轮廓投影面积分布作为特征点描述子;然后利用动态规划蚁群算法匹配两幅图片公共特征点序列,并将匹配好的特征点序列记为对应的新特征点;最后采用该新特征点划分目标曲线,得到对应的轮廓曲线;这一阶段的目的是对形状的筛选以及寻找一致的轮廓特征点,同时完成轮廓曲线的划分。精匹配阶段,采用小波仿射不变描述子,对粗匹配阶段匹配代价最小的5%的目标进行对应曲线匹配,得到精匹配阶段的匹配代价,从而实现对仿射目标的识别;精匹配弥补了描述子对轮廓细节描述不足的问题。结果 算法的平均检索速度比传统基于形状投影分布描述子提高44.3%,在MPEG-7图像库上的检索效果为98.65%,在MPEG-7仿射图像库上的查准率与查全率综合评价指标比传统的基于形状投影分布描述子高3.1%,比形状上下文高25%。结论 本文算法匹配效果好,效率高,抗噪性强,解决了仿射描述子计算速度慢、描述能力不足的问题,能有效地应用于仿射形状匹配与检索领域。     

基于L1范数的形状快速匹配算法

针对内距离形状上下文IDSC（inner-distance shape context）和轮廓点分布直方图CPDH（contours points distribution histogram）在形状相似性度量中直方图匹配耗时长,工程应用性不佳的问题,提出了一种用EMD-L1测量轮廓特征直方图的距离的方法。EMD-L1在原始EMD (earth mover’s distance)的基础上融合了L1范数,通过替换地面距离计算方法,减少了目标函数的变量,加快了直方图匹配的速度,能够快速实现形状匹配并保持较好的检索性能。对形状数据集进行仿真实验的结果证明,该方法能够有效地进行数据集的形状识别和检索,并且在MNIST数据集下的匹配速度优于其他算法。     

一种基于形状特征的图像检索方法

本文主要提出了一个在形状轮廓的傅立叶描述子基础上，进行基于形状特征的图像检索的理论方法。该方法首先对图像进行预处理，利用多闽值颜色分割法提取出图像的前景对象，再采用轮廓跟踪法得到该对象的形状轮廓特征，并采用傅立叶描述子对轮廓加以描述。最后利用欧几里得距离进行相似性比较。为了验证方法的有效性，本文建立了一个基于形状检索系统的框架，实现结果和算法分析表明，该理论方法的算法复杂度为0（n^2logn），对基于形状检索的图像检索系统是有效和合理的。     

Object representation and recognition in shape spaces

In this paper, we describe a shape space based approach for invariant object representation and recognition. In this approach, an object and all its similarity transformed versions are identified with a single point in a high-dimensional manifold called the shape space. Object recognition is achieved by measuring the geodesic distance between an observed object and a model in the shape space. This approach produced promising results in 2D object recognition experiments: it is invariant to similarity transformations and is relatively insensitive to noise and occlusion. Potentially, it can also be used for 3D object recognition.     

伪Zernike矩不变性分析及其改进研究

伪 Zernike矩是基于图象整个区域的形状描述算子 ,而基于轮廓的形状描述子 ,例如曲率描述子、傅立叶描述子和链码描述子等是不能正确描述由几个不连接区域组成的形状的 ,因为这些算子只能描述单个的轮廓形状 .同时 ,由于伪 Zernike矩的基是正交径向多项式 ,和 Hu矩相比 ,除了具有旋转不变性、高阶矩和低阶矩能表达不同信息等特征外 ,还具有冗余性小、可以任意构造高阶矩等特点 ,另外 ,伪 Zernike矩还可以用于目标重构 .目前 ,伪 Zernike矩没有得到广泛的应用 ,其中的一个主要原因是 ,它不具备真正意义上的比例不变性 .为了能使伪Zernike矩得到更广泛的应用 ,在详细分析伪 Zernike矩不变性的基础上 ,提出了伪 Zernike矩的改进方法 ,使改进后的伪 Zernike矩在保持旋转不变性的同时 ,还具有真正意义上的比例不变性 ,同时给出了部分的实验分析结果 .实验结果证明 ,该改进后的伪 Zernike矩较改进前的伪 Zernike矩 ,具有更好的旋转和比例不变性 .